专利名称：简支箱梁及其制造方法与预应力筋导向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种筒支箱梁及其制造方法与预应力筋导向装置，尤其涉及 一种铁路桥梁中可使用折线预应力筋的简支箱梁及其制造方法，以及该简支 箱梁中折线预应力筋的导向装置。
背景技术：
铁路桥梁中，桥梁结构按施工特征分为先张法预应力混凝土梁(简称先 张梁)和后张法预应力混凝土梁(后张梁)。先张法预应力混凝土梁的发展始于50年代，采用先张拉预应力筋再灌注混凝土的方法制梁，预应力筋放张后 便可出场架设，且锚具能重复使用，具有工序简洁、施工周期短、节省材料 等特点。随着铁路桥梁建设的发展，出现了先张法预应力混凝土T形梁，T 形梁的特点是自重吨位小，相应的配置预应力筋也少，采用先张法制T形梁， 更能快速制梁。后张法预应力混凝土梁采用先灌注混凝土后张拉预应力筋的方法制梁， 特点是逐根张拉预应力筋后还需要进行管道压浆，管道压浆后再出场架设。 目前简支箱梁采用的就是后张法。简支箱梁是由顶板、左右腹板及底板组成 的空心箱型结构梁，具有整体性好，竖、橫向刚度大，抗扭性能高，结构耐 久性能好等特点。时速为250km/h以上的高速铁路中的桥梁，梁结构采用的 都是后张法预应力混凝土简支箱梁，即用后张法制成的简支箱梁。上述先张法预应力混凝土 T形梁存在的缺陷在于，能配置的预应力筋少， 最多只有60根，使得桥粱的张拉力小，最大仅为1100。屯，从而使得T形粱 的跨度小，最大只有24m,其抗弯及抗扭刚度小，在荷载作用下，只能用于 时速为200km/h以下的铁路中，难以满足高速列车对线路平顺度的要求。此
外，现有的先张法结构仅限于T形梁。上述后张法预应力混凝土简支箱梁存在的缺陷在于，1、逐根张拉预应 力筋，工序繁瑣。并且，灌注混凝土并张拉预应力筋后，还需要管道压浆， 最后才能出场架设。2、制梁时间长。每孔梁从混凝土灌注至预应力筋终张拉需要的时间长，至少需要14天，预应力筋张拉、滑丝观察及压浆后，还需要 等待8天才能进行预应力筋放张，出场架设，从而使得制梁时间长，至少需 要25天时间才能完成一孔简支箱梁。3、成本高。首先，制梁时间长增加了 成本；其次，后张法预应力混凝土简支箱梁结构中锚具的使用都是一次性的， 而且灌注混凝土及张拉预应力筋后还需要再次灌浆，这也同样增加了简支箱 梁的成本；再次，每孔后张法预应力混凝土简支箱梁在存梁台位上需存放时 间是21天，按每月生产50孔梁计算，就需要35个台座来存梁，台座的大量 使用也进一步增加了存梁场地，大量的台座和存梁场地都增加了制梁成本。发明内容本发明的一目的在于为克服现有技术的缺陷提出一种简支箱梁，以增加 简支箱梁的跨度。本发明的另 一 目的在于为克服现有技术的缺陷提出 一种制造简支箱梁的 方法，以减化简支箱梁的制造工序，减少制梁时间，降低制梁成本。本发明的又一 目的在于为克服现有技术的缺陷提出 一种预应力筋的导向 装置，以使得折线预应力筋既能上下转动又能左右转动，从而能够将折线筋 应用于箱梁中。为实现上述一目的，本发明提供了一种简支箱梁，该简支箱梁包括顶板、 左右腹板及底板，其中，任一所述腹板中各设置有折线筋；所述折线筋的中 间部分设置在所述腹板的底部，所述折线筋在所迷中间部分的两端开始弯起， 沿所述腹板弯起至梁的两端；所述底板中设置有直线筋。上述方案通过在腹板中使用折线筋，克服了梁两端的部分剪力，降低了 梁体主拉应力，从而增大了梁的跨度。为实现上述另一目的，本发明提供了一种制造简支箱梁的方法，该方法包括以下步骤步骤l、安装底模、侧模； 步骤2、绑扎梁体普通钢筋； 步骤3、安装内模；步骤4、在底板中设置直线筋，并将直线筋的两端锚固于张拉横梁上；步骤5、在左右腹板中设置折线筋；步骤6、先单根初调直线筋，后单根初调折线筋；步骤7、先整体张拉折线筋，后整体张拉直线筋；步骤8、灌注混凝土；步骤9、先整体放张折线筋，后整体放张直线筋。上述制造筒支箱梁方法的技术方案，通过使用先整体张拉折线筋、直 线筋，后灌注混凝土，再整体放张折线筋、直线筋，省去了逐根张拉预应 力筋、逐根放张预应力筋的重复张拉、放张工序，大大减化了简支箱梁的 制造工序，缩短了制梁时间，降低了制梁成本。为实现上述又一目的，本发明提供了一种预应力筋的导向装置，该导向 装置包括导向辊，其中，所述导向辊轴两端设置有支撑侧板；所述支撑侧 板通过一连接销与一连接环相连，所述支撑侧板可绕所述连接销转动；所 述连接环通过一固定轴与底座机架相连，所述连接环可绕所述固定轴转 动；所述连接销的轴心线与所述固定轴的轴心线垂直；所迷底座机架用于固定在制梁台座上。上述导向装置技术方案，通过支撑侧板绕连接销转动、连接环绕固定 轴转动以及连接销的轴心线与固定轴的轴心线垂直，保证了折线预应力筋 既能上下转动又能左右转动，从而折线筋可以应用于箱梁中。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本发明简支箱梁一较佳实施例的横截面示意图；图2为本发明简支箱梁一较佳实施例中折线筋的纵向布置示意图；图3为本发明简支箱梁另一较佳实施例的折线筋和直线筋纵向布置示意图；图4为本发明简支箱梁另一较佳实施例的横截面示意图； 图5为本发明制造简支箱梁的方法的较佳实施例的流程图； 图6为本发明预应力筋的导向装置较佳实施例的结构示意主视图； 图7为图6的左^L图。 附图标记i兌明Ll-顶板；L3-底板；L31-直线筋；L231、 L232-两^比4斤线筋； L232 (SS，)-折线筋L232的中间部分 LDU、 LDU，-梁的两端; D1-导向棍； D3-连接销； D5-固定轴； D00-梁底面； D02-制梁台座;L21、 L22-左右腹板； L23-折线筋；L23 (SS')-折线筋L23的中间部分； L231(SS，)-折线筋L231的中间部分;LDI-梁底； D2-支撑侧寿反； D4-连接环； D6-底座纟;L架； D01-预应力筋； D11-凹槽。
具体实施方式
图1为本发明简支箱梁一较佳实施例的横截面示意图，图1给出了箱 梁的跨中截面图和梁端截面图，点划线左侧为跨中截面，点划线右侧为梁
端截面。由于箱梁的跨中截面图、梁端截面图左右对称，因此所看到的跨中截面图对应的梁端截面图即为图1中梁端截面图的对称图；同样，所看到的梁端截面图对应的跨中截面图即为图1中跨中截面图的对称图。如图 1所示，先张法预应力混凝土简支箱梁包括顶板Ll、左右腹板L21、 L22 及底板U;左右腹板L21、 L22中各设置有折线筋L23，折线筋L23在跨 中设置于腹板的底部，在梁端设置于腹板的上部；底板L3中设置有直线 筋L31,直线筋L31沿底板方向平行排列。图2为本发明简支箱梁一较佳实施例中折线筋的纵向布置示意图。如 图2所示，点划线为跨中对称线，LDI为梁底，任一腹板L21、 L22中，折 线筋L23的中间部分L23 (SS，)设置在腹板的底部，折线筋L23在中间部 分L23 (SS，)的两端S、 S，开始弯起，沿腹板弯起至梁的两端LDU、 LDU，。本发明采用折线筋和直线筋相配合的配筋方案，在腹板中设置折线 筋，即折线布置预应力筋在梁两端弯起，弯起的角度可设置为6~ 12° ， 克服了部分梁端剪力，降低了梁体主拉应力，从而增加了梁的跨度。上述方案中，为了进一步保证折线筋和直线筋产生的预应力适用于桥梁 跨度等参数，避免产生多余的预应力，部分直线筋在梁端可采用PVC管隔离， 隔离段的长度为U60 6010咖。本发明简支箱梁中，折线筋还可设置为两批，如图3、图4所示，以进 —步克服梁端剪力，降低梁体主拉应力，从而进一步增加梁跨度。图3为本发明简支箱梁另一较佳实施例的折线筋和直线筋纵向布置示意 图。任一腹板中，折线筋分两批L231、 L232，两批折线筋L231、 L232在各 自中间部分L231(SS，)、 L232 (SS，)的两端Sl、 S1，及S2、 S2，开始弯起,由图 可知，折线筋L231、 L232的中间部分L231(SS，)与L232 (SS，)长度不同， L231(SS，)比L232 (SS，)要短,S2和S2，比Sl和Sl，更接近梁端LDU、 LDU，。图4为本发明简支箱梁另一较佳实施例的橫截面示意图，给出了箱梁的 跨中截面图及梁端截面图，点划线左側为跨中截面，点划线右侧为梁端截面。 如图所示，左右腹板L21、 L22的任一腹板中，折线筋L231、 L232的中间部 分L231(SS，)、 L232 (SS，)并列位于腹板的底部，折线筋L231、 L232在梁端已 弯起到腹板的上部，且折线筋L231的两端高于折线筋L232的两端，是因为 L232开始弯起的位置S2、 S2，比S1、 Sl，更接近梁端，从而克服了不同的梁端 剪力，降低了梁体主拉应力，进一步增加了梁的跨度。本实施例中，为了更 好地克服剪力，将中间部分比较短的折线筋L231设置得比折线筋L232更靠底板不同位置的腹板中。本实施例中，每批折线筋又设置为两排，如图4所示，每排设置为7根， 两排折线筋间的距离都为60mm，折线筋弯起的角度设置为6~12° ,本发明 也可以根据梁跨度等实际情况设置每批折线筋的排数、每排折线筋的根数、 折线筋间的距离及折线筋弯起的角度，此处不再赘述。更进一步地，左右腹板中折线筋还可以根据实际情况依次将折线筋分为 3批、4批等多批折线筋，以进一步克服梁端剪力，降低梁体主拉应力，从而 进一步增加梁2争度，此处不再赘述。本实施例中，根据结构受力分析，保证预应力与梁跨度等参数相适应， 对部分直线筋的两端可进行隔离，如图4所示，L32为梁端套PVC管的直线 筋，隔离长度为1260 6010ram。通过上述折线筋和直线筋的配筋方案，本发明简支箱梁的跨度达到了 32m,结构最大自重为788吨，配置预应力筋^t量达到了 224 # ，最大张拉力 达到了 5000吨，其抗弯及抗扭刚度大大满足了高速列车对线路平顺度的要求。本发明采用先张法制造简支箱梁，形成先张法预应力混凝土简支箱梁。 图5为本发明制造简支箱梁的方法的较佳实施例的流程图，在准备好制梁台 座后，具体执行以下步骤步骤IOI、安装底模、侧模；
步骤102、绑扎梁体普通钢筋； 步骤103、安装内模；步骤104、在底板中设置直线筋，并将直线筋的两端锚固于张拉横梁 上；设置直线筋时，可根据梁跨度等实际情况需要将部分直线筋在靠近梁 两端的部分套上PVC管进行隔离，以避免产生多余的预应力。步骤105、在左右腹板中设置折线筋。本步骤一较佳的实施方式具体 包括以下步骤将任一腹板中的折线筋通过两个导向装置沿腹板向梁两端弯起； 将折线筋两端锚固于张拉橫梁上。 本步骤另一较佳的实施方式具体包括以下步骤 在所述左右腹板中均设置两批折线筋，每批折线筋又分为两排，并列布置；将折线筋逐一从导向装置的导向辊下穿过，每批折线筋通过两个导向 装置沿腹板向梁两端弯起；将通过导向装置的折线筋的两端锚固于张拉横梁上。 这样就完成了折线筋的设置。步骤106、设置好直线筋和折线筋后，进行初调，先单根初调直线筋， 后单根初调折线筋。步骤107、初调完毕后，进行张拉，先整体张拉折线筋，后整体张拉 直线筋。张拉时，分级緩慢张拉折线筋、直线筋，保持两个梁端及同一梁 端两侧的折线筋、直线筋同步张拉。采用整体张拉预应力筋，节省了大量 预应力筋的重复张拉工序，减少了施工环节和制梁时间。步骤108、张拉完毕后，灌注混凝土。步骤109、灌注完混凝土后，待混凝土达到设计强度后进行放张，先 整体放张折线筋，后整体放张直线筋。放张时，采用千斤顶带压分机緩慢 放张折线筋、直线筋，保持梁两端放张同步。
当导向装置存在可重复使用的部分时，放张完折线筋后，需要对导向 装置进行切割，将可重复使用的部分保留下来以备下次使用，节约了用料。上述制造简支箱梁较佳实施例的方案中，也可先在腹板中设置折线 筋，再在底板中设置直线筋，或者也可同时分别设置折线筋和直线筋，即步骤104与步骤105顺序可颠倒。本发明使用先张法制造简支箱梁，节约了预应力筋锚具，省去了预留管 道及管道压浆等工序，减少了施工环节，缩短了制梁时间，降低了制梁成本。 本发明使用先张法制造简支箱梁的实际试验中，每孔简支箱梁从预应力筋张拉、混凝土灌注至预应力筋放张仅需要7天时间，预应力筋端头以及导 向装置切割处堵封需要2天时间，即可出场架设，大大缩短了制梁时间，降 低了制梁成本。此外，采用先张法制造简支箱梁，每孔梁在存梁台上需要存放的时间是 2天，若按每月生产50孔梁计算，所需要存梁的台座仅需要4个，大大减少 了存梁场地，降低了制梁成本。将预应力筋折线布置在简支箱梁中，需要通过导向装置实现。本发明所 提供的导向装置包括导向辊、设置在导向辊两端的支撑侧板、通过连接销 与支撑側板相连的连接环以及通过固定轴与连接环相连的底座机架。其中， 支撑侧板可绕连接销转动，连接环可绕固定轴转动，使得导向装置即可横向 转动，又可竖向转动，从而适用于各种截面的箱形梁。本发明为预应力筋的导向装置提供了较佳的实施例，如图6、图7所示。 图6为本发明预应力筋的导向装置较佳实施例的结构示意主视图，图7为图 6的左视图，导向装置包括导向棍D1、支撑侧板D2、连接销D3、连接环D4、 固定轴D5及底座机架D6。其中，导向辊D1轴两端设置支撑侧板D2;支撑侧 板D2通过连接销D3与连接环D4相连，支撑侧板D2可绕连接销D3转动；连 接环D4通过固定轴D5与底座机架D6相连，连接环D4可绕固定轴D5转动； 连接销D3的轴心线与固定轴D5的轴心线垂直；底座机架D6用于固定在制梁 台座D02上。导向时，预应力筋D01从导向辊Dl下穿过，通过支撑侧板D2绕连接销 D3转动，使得预应力筋D01能够向上或向下弯；通过连接环D4绕与连接销 D3的轴心线垂直的固定轴D5转动，使得预应力筋D01能够向左或向右弯。 这样，本发明的导向装置就能够任意折线布置预应力筋，从而适用于各种截 面的箱形梁。为了保证同一层预应力筋的间距，如图7所示，在导向棍D1两侧设置凹 槽Dll, —个凹槽即可定位一根预应力筋，从而使得一个导向辊可同时对两 根预应力筋进行导向，并保证了同一层弯起预应力筋的间距一定。本发明也 可根据实际需要在一导向辊上设置多个凹槽，此处不再赘述。上述导向装置技术方案中，支撑側板、导向辊等属于埋入梁体内的一次 性使用部分，连接销、连接环、固定轴及底座机架等属于梁体外重复使用部 分。预应力筋D01放张后，在梁底面D00处对支撑侧板D2进行切割。切割下来的连接销、连接环、固定轴及底座机架等可再次使用，大大节约了用料， 降低了制梁成本。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，均属本发明技术方案的 精神和范围。
权利要求
1. 一种简支箱梁，包括顶板、左右腹板及底板，其特征在于，任一所述腹板中各设置有折线筋；任一所述腹板中，所述折线筋的中间部分设置在所述腹板的底部，所述折线筋在所述中间部分的两端开始弯起，沿所述腹板弯起至梁的两端；所述底板中设置有直线筋。
2、 根据权利要求1所述的简支箱梁，其特征在于，任一所述腹板中， 所述折线筋设置为两批折线筋，所述两批折线筋的中间部分长度不同，所 述两批折线筋在各自中间部分的两端开始弯起。
3、 根据权利要求1所述的简支箱梁，其特征在于，所述折线筋开始 弯起的位置设置有导向装置。
4、 根据权利要求1所述的简支箱梁，其特征在于，所述折线筋弯起 的角度为6~ 12° 。
5、 根据权利要求1-4任一项所述的简支箱梁，其特征在于，部分直 线筋在靠近梁端部分套有PVC管，所述PVC管长度为1260 ~ 6010mm。
6、 一种制造简支箱梁的方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1、安装底模、侧模；步骤2、绑扎梁体普通钢筋； 步骤3、安装内模；步骤4、在底板中设置直线筋，并将直线筋的两端锚固于张拉横梁上；步骤5、在左右腹板中设置折线筋；步骤6、先单根初调直线筋，后单根初调折线筋；步骤7、先整体张拉折线筋，后整体张拉直线筋；步骤8、灌注混凝土；步骤9、先整体放张折线筋，后整体放张直线筋。
7、 根据权利要求6所述的制造简支箱梁的方法，其特征在于，所述步骤4和步骤5的顺序可颠倒。
8、 根据权利要求6或7所述的制造简支箱梁的方法，其特征在于， 所述步骤5具体为在所述左右腹板中均设置两批折线筋；将任一腹板中的任一批折线筋通过两个导向装置沿腹板向梁两端弯起；将折线筋两端锚固于张拉横梁上。
9、 根据权利要求8所述的制造简支箱梁的方法，其特征在于，所述 步骤9中，在放张折线筋与放张直线筋之间，切割所述导向装置。
10、 一种预应力筋的导向装置，包括导向辊，其特征在于，所述导向 辊轴两端设置有支撑侧板；所述支撑侧板通过一连接销与一连接环相连， 所述支撑侧板可绕所述连接销转动；所述连接环通过一固定轴与底座机架 相连，所述连接环可绕所述固定轴转动；所述连接销的轴心线与所述固定 轴的轴心线垂直；所述底座机架用于固定在制梁台座上。
全文摘要
本发明涉及一种简支箱梁及其制造方法与预应力筋导向装置，简支箱梁预应力筋采用直线筋结合折线筋的配筋方案，折线筋克服了梁端的部分剪力，降低了梁体的主拉应力，增大了梁跨度。制造方法通过先整体张拉折线筋、直线筋；后灌注混凝土；再整体放张折线筋、直线筋。减少了制梁工序，缩短了制梁时间，降低了制梁成本。导向装置包括导向辊，导向辊轴两端设置有支撑侧板；支撑侧板通过一连接销与一连接环相连，支撑侧板可绕连接销转动；连接环通过一固定轴与底座机架相连，连接环可绕固定轴转动；连接销的轴心线与固定轴的轴心线垂直；底座机架用于固定在制梁台座上。通过上述导向装置，预应力筋既可上下转动又可左右转动，保证了折线筋能用于箱梁。
文档编号E01D2/00GK101210412SQ200610171610
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月31日 优先权日2006年12月31日
发明者侯建军, 刘玉亮, 喆 常, 徐升桥, 王文利, 罗静峰, 赵廷俭, 兵 辛, 邓运青, 陈万龙 申请人:中铁工程设计咨询集团有限公司